第四版《高分子化学》思考题课后答案_潘祖仁
高分子化学潘祖仁版课后习题答案
第一章 绪论 计算题
1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。
a 、组分A ：质量 = 10g ，分子量 = 30 000；
b 、组分B ：质量 = 5g ，分子量 = 70 000；
c 、组分C ：质量 = 1g ，分子量 = 100 000 解：数均分子量
38576
100000
/170000/530000/101
510)
/(=++++=
=
=≡∑∑∑∑∑i i i i i i i n M m m n M n n m M
质均分子量
10300005700001100000
46876
1051
i
i
w i
i
i
m M M w M m
=
=⨯+⨯+⨯=
=++∑∑∑
分子量分布指数 w
M /n M =46876/38576
=
第2章 缩聚与逐步聚合
计算题
2. 羟基酸HO-(CH 2)4-COOH 进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol -1
，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数n X 解：已知100,184000==M M w
根据
p
p
X M M X w w w -+=
=
110和得：p=，故已酯化羧基百分数为%。 9251,1=+=n n
w M P M M 51.92100
92510===
M M X n n
8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终n X 。另在排除副产
物水的条件下缩聚，欲得
100=n X ，问体系中残留水分有多少？
解：
3111
=+=-=
K p
X n
L
mol n n K
pn K
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(离子聚合)【圣才出品】
第6章离子聚合
（一）思考题
1．试从单体结构来解释丙烯腈和异丁烯离子聚合行为的差异，选用何种引发剂？丙烯酸、烯丙醇、丙烯酰胺、氯乙烯能否进行离子聚合？为什么？
答：（1）丙烯腈中氰基为吸电子基团，可以与双键形成π-π共轭，使双键上的电子云密度减弱，有利于阴离子的进攻，并使所形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定，因此丙烯腈能够进行阴离子聚合。进行阴离子聚合时，可选用碱金属、碱金属化合物、碱金属烷基化合物、碱金属烷氧化合物等作为引发剂。
异丁烯中两个甲基为推电子基团，能使双键上的电子云密度增加，有利于阳离子的进攻，并使所形成的碳阳离子的电子云密度分散而稳定，因此异丁烯能够进行阳离子聚合。进行阳离子聚合时，通常采用质子酸、Lewis酸及其相应的共引发剂进行引发。
（2）丙烯酸、烯丙醇、丙烯酰胺不能进行离子聚合，因为没有强烈的推电子基团和吸电子基团。氯乙烯中氯原子的诱导效应为吸电性，而共轭效应却有供电性，两者相抵消后，电子效应微弱，因此氯乙烯不能离子聚合。
2．下列单体选用哪一引发剂才能聚合？指出聚合机理类型。
表6-1
答：（1）苯乙烯三种机理均可，可以选用表6-1中任何一种引发剂。
（2）偏二腈乙烯，阴离子聚合，选用Na＋萘或n-C4H9Li引发。
（3）异丁烯，阳离子聚合，选用SnC14＋H2O或BF3＋H2O。
（4）丁基乙烯基醚，阳离子聚合，选用SnC14＋H2O或BF3＋H2O。
（5）甲基丙烯酸甲酯，阴离子聚合和自由基聚合。阴离子聚合，选用Na＋萘或n-C4H9Li 引发，自由基聚合选用（C6H5CO）2O2作引发剂。
《高分子化学》思考题课后答案解析
第四版习题答案
（第一章）思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n X表示。
2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(缩聚和逐步聚合)【圣才出品】
4．写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构。b～d 聚酯结构与反应物配比有无关
系？
a．HO-R-COOH
b．HOOC-R-COOH＋HO-R’-OH
c．HOOC-R-COOH＋R”（OH）3
d．HOOC-R-COOH＋HO-R’-OH＋R”（OH）3
答：a．形成结构为
的线形高分子。
b．聚酯结构与反应物配比有关系。二元酸、二元醇等摩尔时，形成结构为
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①根据生成聚合物的结构，缩聚反应可以分为线形缩聚和体形缩聚； ②线形缩聚是含有两个或两个以上官能团的单体相互作用，生成的大分子向两个方向增 长，形成线形缩聚物的反应，如尼龙-66。线型缩聚的首要条件是需要 2-2 或 2-官能度体系 作原料； ③体形缩聚是参加反应的单体至少有一种含有两个以上的官能团，体系的平均官能度大 于 2，且在一定条件下能够生成三维交联结构聚合物的反应。2-3、2-4 或 3-3 官能度体系 可以形成体形缩聚物。 （4）自缩聚和共缩聚的关系和区别 ①由一种单体进行的缩聚反应称为均缩聚或自缩聚，如羟基酸或氨基酸的缩聚； ②由两种或两种以上单体进行的、并能形成两种或两种以上重复单元的缩聚反应称为共 缩聚，如一种二元酸和两种二元醇、两种二元酸和两种二元醇等进行的缩聚，共缩聚可以用 于聚合物的改性。
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(开环聚合)【圣才出品】
第8章开环聚合
（一）思考题
1．举出不能开环聚合的3种六元环。为什么三氧六环却能开环聚合？
答：（1）三、四元环容易开环聚合，五、六元环能否开环与环中的杂原子有关，不能开环聚合的六元环如
（2）三氧六环能够开环聚合是由于六元环的键角与上述六元环不同，容易开环聚合。
2．环烷烃开环倾向大致为：三、四元环＞八元环＞七、五元环，分析其主要原因。
答：环烷烃的开环倾向可以用聚合自由焓来衡量，自由焓越大，开环聚合倾向越大，不同环烷烃的聚合自由焓如表8-1所示，因此环烷烃开环倾向大致为三、四元环＞八元环＞七、五元环。
表8-1
3．下列单体选用哪一引发体系进行聚合？写出综合聚合反应式。
表8-2
单体
答：（1）环氧乙烷用CH3ONa作为引发剂，阴离子聚合反应式如下
（2）丁氧环用BF3＋H2O为引发剂，阳离子聚合反应式如下
（3）乙烯亚胺用H2SO4、BF3＋H2O作为引发剂，阳离子聚合反应如下
（4）二甲基二氯硅烷可以水解，预聚成六元环三聚体或八元环四聚体，阳离子聚合反应式如下
（5）三聚甲醛用H2SO4、BF3＋H2O作为引发剂，阳离子聚合反应如下
4．以辛基酚为起始剂，甲醇钾为引发剂，环氧乙烷进行开环聚合，简述其聚合机理。辛基酚用量对聚合速率、聚合度、聚合度分布有何影响？
答：（1）开环聚合机理
引发：烷氧阴离子进攻环氧乙烷中的碳原子，形成单加成物。
交换：环氧乙烷单加成物ROCH2CH2O－与C8H17C6H4－交换。
增长：C8H17C6H4O－进攻环氧乙烷中的碳原子，开环聚合成线形聚合物。
（2）当起始剂RXH全部换成RX以后，才同步增长，产物分子量分布窄，反映出快引发、慢增长的活性阴离子聚合特征。辛基酚用量越大，聚合速率、聚合度越大，聚合度分布越宽。
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(自由基共聚合)【圣才出品】
3．说明竞聚率 r1、r2 的定义，指明理想共聚、交替共聚、恒比共聚时竞聚率数值的特 征。
答：（1）竞聚率是指自增长速率常数与交叉增长速率常数的比值。r1＝k11/k12，即链自 由基 M1•与单体 M1 的反应能力和它与单体 M2 的反应能力之比，或两单体 M1、M2 与链自 由基 M1•反应时的相对活性。r2＝k22/k21，即链自由基 M2•与单体 M2 的反应能力和它与单 体 M1 的反应能力之比，或两单体 M1、M2 与链自由基 M2•反应时的相对活性。
； 当 r1 较小时，组成曲线近似水平线，与对角线有一交点，rl 较大时，组成曲线处于对角 线的上方。如图 4-1 所示（曲线上数字为 r1/r2 值）。
图 4-1 ；
图像特征：当 rl＞l 时，组成曲线处于恒比对角线的上方，并与另一对角线呈对称状态。 当 rl＜1 时，组成曲线处于恒比对角线的下方，并与另一对角线呈对称状态。
r2
0.1
1
10 0.5 0.2 0.8 0.8
5
10
答：根据方程画出共聚物组成曲线如图 4-2、图 4-3、图 4-4 所示（曲线上数字为 rl/r2
值）。
图 4-2
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图 4-3
图 4-4 根据下式计算 f1＝0.5 时的 F1，结果如表 4-2 所示。
《高分子化学》 习题与答案浙江大学(第4版)_潘祖仁
《高分子化学》习题与答案浙江大学（第四版）潘祖仁
浙江大学（第四版）潘祖仁
第一章绪论习题
1. 说明下列名词和术语：
(1)单体，聚合物，高分子，高聚物
(2)碳链聚合物，杂链聚合物，元素有机聚合物，无机高分子
(3)主链，侧链，侧基，端基
(4)结构单元，单体单元，重复单元，链节
(5)聚合度，相对分子质量，相对分子质量分布
(6)连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应
(7)加聚物，缩聚物，低聚物
2．与低分子化合物比较，高分子化合物有什么特征？
3. 从时间～转化率、相对分子质量～转化率关系讨论连锁聚合与逐步聚合间的相互关系与差别。
4. 举例说明链式聚合与加聚反应、逐步聚合与缩聚反应间的关系与区别。
5. 各举三例说明下列聚合物
(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。
(2)碳链聚合物，杂链聚合物。
(3)塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。
6. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称
(1) CH2=CHF
(2) CH2=CH(CH3)2
CH3
|
(3) CH2=C
|
COO CH3
(4) HO-( CH2)5-COOH
(5) CH2CH2CH2O
|__________|
7. 写出下列聚合物的一般名称、单体、聚合反应式，并指明这些聚合反应属于加聚反应还是缩聚反应，链式聚合还是逐步聚合？
-
(1) -[- CH2- CH-]
n
|
COO CH3
-
(2) -[- CH2- CH-]
n
|
OCOCH3
(3) -[- CH2- C = CH- CH2-]
-
n
|
CH3
(4) -[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n-
潘祖仁第四版答案2008-12.
第一章绪论
思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。
答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平
X表示。均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n
2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(配位聚合)【圣才出品】
第7章 配位聚合
（一）思考题
1．如何判断乙烯、丙烯在热力学上能够聚合？采用哪一类引发剂和工艺条件，才能聚合成功？
答：（1）根据聚合自由能差0＜S T H G ∆-∆=∆，作出判断。大部分烯类单体的熵变近于定值，约为－100～120J •mol －1，在一般聚合温度下（50～100℃），1mol kJ 42~30-⋅=∆-S T ，因此当1mol kJ 30-⋅≥∆-H 时，聚合就有可能。乙烯和丙烯的H ∆-分别为950kJ •mol －1、85.8kJ •mol －1，所以在热力学上很有聚合倾向。
（2）在100～350MP 的高压和160～270℃高温下，采用氧气或有机过氧化物作引发剂，乙烯按自由基机理进行聚合，得到低密度的聚乙烯（LDPE ）；若采用TiC14-Al （C 2H 5）
3为催化剂，在汽油溶剂中进行配位聚合，则得高密度的聚乙烯（HDPE ）
。 采用α-TiCl-Al （C 2H 5）3为催化剂，于60～70℃下和常压或稍高于常压的条件下，丙烯进行配位聚合，可制得等规聚丙烯。
2．解释和区别下列诸名词：配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合、有规立构聚合。
答：（1）配位聚合：单体与引发剂经过配位方式进行的聚合反应。具体的说，采用具有配位（或络合）能力的引发剂、链增长（有时包括引发）都是单体先在活性种的空位上配位（络合）并活化，然后插入烷基—金属键中。配位聚合又有络合引发聚合或插入聚合之
称。
（2）络合聚合：与配位聚合的含义相同，可以互用。络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力，一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
潘祖仁《高分子化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(开环聚合)【圣才出品】
第8章开环聚合
8.1 复习笔记
一、概述
1．开环聚合
环状单体σ－键断裂而后开环、形成线形聚合物的反应，称为开环聚合。
2．开环聚合单体的种类
绝大多数的开环聚合单体都是杂环化合物，包括环醚、环缩醛、环酯、环酰胺（内酰胺）、环硅氧烷、环硫醚等。许多半无机和无机高分子也由开环聚合来合成。
3．开环聚合的特点
（1）链式聚合反应：包括链引发、链增长、链终止等基元反应；
（2）可在高分子主链结构中引入多种功能基：酯、醚、酰胺等；
（3）聚合反应前后的体积收缩比乙烯基单体聚合小。
4．环状单体开环聚合的热力学和动力学因素
（1）热力学因素
①环大小对环张力的影响
键的变形程度愈大，环的张力能和聚合热也愈大，环的稳定性愈低，愈易开环聚合。
不同大小环烷烃的热力学稳定性次序大致如下
3、4＜＜5、7～11＜12以上、6
环烷烃在热力学上容易开环的程度可简化为3、4＞8＞7、5。
②取代基对开环聚合能力的影响
环上取代基的存在不利于开环聚合。原因是环上侧基间距大，而线形大分子的侧基间距小，斥力或内能较大。
（2）动力学因素
环烷烃的键极性小，不易受引发活性种进攻而开环。杂环化合物环中的杂原子容易被亲核或亲电活性种进攻，只要热力学上有利于开环，动力学上就比环烷烃更易开环聚合。
5．聚合机理
多数开环聚合属于连锁离子聚合机理，但阴离子活性种往往是氧阴离子、硫阴离子、胺阴离子，阳离子活性种是三级氧鎓离子或锍离子。
二、阴离子开环聚合
1．三元环醚
（1）三元环醚易开环的原因
三元环醚张力大，热力学上很有开环倾向。加上C－O键是极性键，富电子的氧原子易受阳离子进攻，缺电子的碳原子易受阴离子进攻，因此，酸（阳离子）、碱（阴离子）甚至中性（水）条件均可使C－O键断裂开环。在动力学上，三元环醚也极易聚合。
第四版《高分子化学》思考题课后答案_潘祖仁
第四版习题答案
（第一章）思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平
X表示。均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n
2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
潘祖仁高分子化学答案第四版习题答案第六章 离子聚合
第六章 离子聚合
1．2.0 mol/L 苯乙烯的二氯乙烷溶液，于25℃时在4.0×10-4 mol/L 硫酸存在下聚合，计算开始时的聚合度。假如单体溶液中含有浓度为8.0×10-5 mol/L 的异丙苯，那么聚苯乙烯的聚合度是多少？为便于计算，可利用下列数据。
参数： 数值 k p [L/(mol·S)] 7.6 k t 1(s -1)自发终止 4.9×10-2 k t 2(s -1)与反离子结合终止 6.7×10-3 k tr,M (L/mol·s) 1.2×10-1 Cs(25℃，在二氯乙烷中用异丙苯作转移剂) 4.5×10-2
解：阳离子聚合速率方程为
R p = k p [M][M +]=7.6×2.0×4.0×10-4=6.08×10-3 mol /( L·S)
该体系终止反应为自发终止、与反离子结合终止、向单体转移终止之和 ∴ R t = k t1[M +]+k t2[M +]+ k tr,M [M +][M]
]
[][)(210M k k k M k R R X trm t t p t
p n ++=
=
4
.510.2102.1107.6109.40
.26.7132=⨯⨯+⨯+⨯⨯=
---
存在链转移剂异丙苯时
][][)(110M S C X X S n n +=
0195.00.2100.8105.44.51152=⨯⨯⨯+=--
∴ 4
.51=n X
2．将1.0×10-3mol萘钠溶于四氢呋喃中，然后迅速加入2.0mol的苯乙烯，溶液的总体积为1L。假如单体立即均匀混合，发现2000秒钟内已有一半单体聚合，计算在聚合了2000秒和4000秒时的聚合度。
高分子化学潘祖仁第四版全书课件
* 10 * 10
6 6
d
exp(
2 . 19 * 10 6 t )
ln [ M ] 2 . 05 [exp( 2 . 19 * 10 6 t ) exp( 0 )] [ M 0 ] 2 . 19
ln 0 . 2 * 50 % 2 . 05 exp( 2 . 19 * 10 6 t ) 2 . 05
当体系中存在阻聚剂时，在聚合反应开始（引发剂开始分解）以后，并不能马上引发单体聚合， 必须在体系中的阻聚剂全部消耗完后，聚合反应才会正常进行。即从引发剂开始分解到单体开始 转化存在一个时间间隔，称诱导期(induction period)。
21
Case 6
高分子化学潘祖仁第四版 全书
解：
kd0.69 t1/2 34.37 *15 0 6s 10.01h 5 175
7
高分子化学潘祖仁第四版 全书
引发剂的选择原则
• 根据聚合方法选择：
-- 本体、悬浮和溶液聚合 偶氮类和过氧类等油溶性引发剂
常采用高-低（中）活性引发剂 复合使用的方法
-- 乳液、水溶液聚合
过硫酸盐等水溶性引发剂或氧化还原体系
• 根据聚合温度选择：
-- 选择t1/2与聚合时间同数量级或相当的引发剂 聚合温度高，选用低活性或中等活性的引发剂
94hr
22
Case 6
考虑引发剂浓度的变化
潘祖仁《高分子化学》课后习题及详解(聚合方法)【圣才出品】
第5章聚合方法
（一）思考题
1．聚合方法（过程）中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互间的区别和关系。
答：（1）根据聚合物反应物的相态考虑，有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
①本体聚合是指不加其他介质,仅有单体本身和少量引发剂（或不加）的聚合；
②溶液聚合是指单体和引发剂溶于适当溶剂的聚合；
③悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。
（2）根据聚合体系的溶解性，聚合反应可以分为均相聚合和非均相聚合。
①单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相容性时，聚合为均相聚合；
②单体、溶剂、聚合物之间相容性不好而产生相分离的聚合，为非均相聚合。
（3）在聚合初期，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相体系。
①单体对聚合物溶解不好，聚合物从单体中析出时，此时的本体聚合成为非均相的沉淀聚合；
②溶液聚合中聚合物从溶剂中析出，就成为沉淀聚合，有时也称为淤浆聚合。
2．本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、
保证产品品质。
答：（1）有机玻璃板制备主要采用间歇本体聚合法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。
①预聚合。在90～95℃下进行，预聚至10%～20%转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的粘度，便于灌模。
②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模，在（40～50℃）下聚合至转化率90%。低温（40～50℃）聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生（MMA的沸点为100℃），在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。
《高分子化学》思考题课后答案解析
第四版习题答案
（第一章）思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇
和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。
在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成
不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-10 6的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平
均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X n表示。2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer ）可以看作是高分子（macromolecule ）的同义词，也曾使用large or big molecule 的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚
高分子化学潘祖仁版课后习题答案
第一章 绪论 计算题
1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。
a 、组分A ：质量 = 10g ，分子量 = 30 000；
b 、组分B ：质量 = 5g ，分子量 = 70 000；
c 、组分C ：质量 = 1g ，分子量 = 100 000 解：数均分子量
38576
100000
/170000/530000/101
510)
/(=++++=
=
=≡∑∑∑∑∑i i i i i i i n M m m n M n n m M
质均分子量
10300005700001100000
46876
1051
i
i
w i
i
i
m M M w M m
=
=⨯+⨯+⨯=
=++∑∑∑
分子量分布指数 w
M /n M =46876/38576
=
第2章 缩聚与逐步聚合
计算题
2. 羟基酸HO-(CH 2)4-COOH 进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol -1
，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数n X 解：已知100,184000==M M w
根据
p
p
X M M X w w w -+=
=
110和得：p=，故已酯化羧基百分数为%。 9251,1=+=n n
w M P M M 51.92100
92510===
M M X n n
8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终n X 。另在排除副产
物水的条件下缩聚，欲得
100=n X ，问体系中残留水分有多少？
解：
3111
=+=-=
K p
X n
L
mol n n K
pn K
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熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。高分子结构复杂，一般聚合物很难结晶完全，因此往往 有一熔融范围。熔点是晶态聚合物的使用上限温度。规整的微结构、适当极性基团的引入都有 利于结晶，如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66等。 在聚合物合成阶段，除平均分子量和分布外，玻璃化温度和熔点往往是需要表征的重要参数。 第二章参考答案
加聚、缩聚或 连锁、逐步聚
开环聚合
合
CH2=C(CH3)2异丁烯
聚异丁烯
加聚
连锁
NH2(CH2)6NH2己二胺、 HOOC(CH2)4COOH己二 酸
聚已二酰己二 胺，尼龙66
缩聚
逐步
c
NH(CH2)5CO己内酰胺 尼龙6
└————┘
开环
逐步（水或酸 作催化剂）或 连锁（碱作催 化剂）
d
CH2=C(CH3)-CH=CH2 聚异戊二烯 加聚
94~120 53~80
极性，低聚合度就有 足够的强度
橡胶 顺-聚丁二烯
25~30
天然橡胶
20~40
非极性，高分子量才
54
4600~5600 赋予高弹性和强度
(4630-5556)
68
Leabharlann Baidu2900~5900
(2941-5882)
4. 举例说明和区别：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。 答：按单体-聚合物组成结构变化，可将聚合反应分成缩聚、加聚、开环聚合三大类；而按机 理，可分成逐步聚合和连锁聚合两类。 1）缩聚、聚加成和逐步聚合 缩聚是官能团单体间多次缩合反应的结果，除了缩聚物为主产物外，还有低分子副产物产生， 缩聚物和单体的元素组成并不相同。 逐步聚合是无活性中心，单体中不同官能团之间相互反应而逐步增长，每步反应的速率和活化 能大致相同。大部分缩聚属于逐步聚合机理，但两者不是同义词。 聚加成反应是含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基的亲电化合物之间的聚合。 属于非缩聚的逐步聚合。 2）加聚、开环聚合和连锁聚合 加聚是烯类单体加成聚合的结果，无副产物产生，加聚物与单体的元素组成相同。
第四版习题答案 （第一章）思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相 互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二 酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复 键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相 同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低 分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2 种结构单元构成重复单元。 聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混 合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单 元数目的平均值，以表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平 均值，以表示。 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们 之间的关系和区别。 答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是 高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。 从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。 根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界 限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就 代表高聚物，不再标明“高”字。 齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。 选择其常用 分子量，计算聚合度。
聚合物
分子量/万 结构单元分子 量/万
DP=n
特征
塑料 聚氯乙烯 聚苯乙烯
5~15 10~30
800~2400 足够的聚合度，才能
62.5
960~2900 达到一定强度，弱极
104
(962~2885) 性要求较高聚合度。
纤维 涤纶 聚酰胺-66
1.8~2.3 1.2~1.8
60+132=192 114+112=226
异戊二烯
连锁
7. 写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应式：聚丙烯腈、天然橡胶、丁苯橡胶、聚 甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。 答：聚丙烯腈：丙烯腈CH2=CHCN→
天然橡胶：异戊二烯CH2=C(CH3)-CH=CH2→
丁苯橡胶：丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5→ 聚甲醛：甲醛CH2O 聚苯醚：2，6二甲基苯酚 聚四氟乙烯：四氟乙烯CF2=CF2→2 聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷 8. 举例说明和区别线形结构和体形结构、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结 晶聚合物。 答：线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物，聚合物受热时，克服了分子间力，塑化或 熔融；冷却后，又凝聚成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行，这种热行为特 称做热塑性。但大分子间力过大（强氢键）的线形聚合物，如纤维素，在热分解温度以下，不 能塑化，也就不具备热塑性。 带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后，在塑化的同时，交联成体形聚合物，冷却后固 化。以后受热不能再塑化变形，这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热 固性。 聚氯乙烯，生橡胶，硝化纤维：线形，热塑性 纤维素：线形，不能塑化，热分解 酚醛塑料模制品，硬橡皮：交联，已经固化，不再塑化 9. 举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。 答：现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等主 要特征列于下表。
聚合物
结构式（重复单元）
聚氯乙烯 聚苯乙烯
-[-CH2CHCl-]- n -[-CH2CH(C6H5)-]n
涤纶 尼龙66（聚酰胺-66） 聚丁二烯 天然橡胶
-[-OCH2CH2OOCC6H4CO-]n -[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n -[-CH2CH=CHCH2 -]n -[CH2CH=C(CH3)CH2-]n
聚氧三亚甲基
e
NH2(CH2)6NH己二胺+
-[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]-n聚
HOOC(CH2)4COOH己二 己二酰己二胺（聚酰胺-66，尼龙
酸
66）
6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。属于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚 合还是逐步聚合？ 答：
序号
a b
单体
聚合物
3. 己二酸与下列化合物反应，那些能形成聚合物？ 解：己二酸为2官能度单体，f =2。 a. 乙醇：2-1体系不能形成聚合物，生成己二酸二乙酯。 b. 乙二醇：2-2体系形成线形聚合物，即聚己二酸乙二醇酯。 c. 甘油：2-3体系形成体型聚合物。 d. 苯胺：2-1体系不能形成聚合物，生成己二酰二苯胺。 e. 己二胺：2-2体系形成线形聚合物，即己二酰二胺或称尼龙-66。
5. 下列多对单体进行线形缩聚：己二酸和己二醇。己二酸和己二胺，己二醇和对苯二甲酸， 己二胺和对苯二甲酸。简明给出并比较缩聚物的性能特征。 ⑴. 己二酸和己二醇：形成线形聚酯。分子中无氢键，且分子柔软，所以，聚合物的熔点低， 强度小，且不耐溶剂，易水解，不能用作结构材料。但可作为聚氨酯的预聚物、药物载体、可 降解的缝合线等。 ⑵. 己二酸和己二胺：形成线形聚酰胺，即尼龙-66。其有较高的结晶度、熔点和强度，可以用 作高强度的合成纤维和工程塑料。 ⑶. 己二醇和对苯二甲酸：形成线形芳香聚酯，即涤纶聚酯，苯环的存在，提高了聚酯的刚 性、强度和熔点，亚乙基赋予聚酯的柔性，使涤纶聚酯成为合成纤维的第一大品种。 ⑷. 己二胺和对苯二甲酸：形成半芳胺，即尼龙-6T，其热稳定性好，熔点高。
塑 聚乙烯 1500~1万 -125 130 非极性 晶态 中强低模
料
量
聚氯乙 600~1600 81 烯
-
极性 玻璃态 中强中模
量
纤维需要有较高的拉伸强度和高模量，并希望有较高的热转变温度，因此多选用带有极性基团 （尤其是能够形成氢键）而结构简单的高分子，使聚集成晶态，有足够高的熔点，便于烫熨。 强极性或氢键可以造成较大的分子间力，因此，较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度 和模量。 橡胶的性能要求是高弹性，多选用非极性高分子，分子链柔顺，呈非晶型高弹态，特征是分子 量或聚合度很高，玻璃化温度很低。 塑料性能要求介于纤维和橡胶之间，种类繁多，从接近纤维的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成 纤维）到接近橡胶的软塑料（如聚乙烯，玻璃化温度极低，类似橡胶）都有。低密度聚乙烯结 构简单，结晶度高，才有较高的熔点（130℃）；较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强 度。等规聚丙烯结晶度高，熔点高（175℃），强度也高，已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯 含有极性的氯原子，强度中等；但属于非晶型的玻璃态，玻璃化温度较低。使用范围受到限 制。 10. 什么叫玻璃化温度？橡胶和塑料的玻璃化温度有何区别？聚合物的熔点有什么特征？ 答：玻璃化温度及熔点是最重要的热转变温度。 玻璃化温度是聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。受外力作用，玻璃态时的形变较小，而 高弹态时的形变较大，其转折点就是玻璃化温度，可用膨胀计或热机械曲线仪进行测定。玻璃 化温度是非晶态塑料（如聚氯乙烯、聚苯乙烯等）的使用上限温度，是橡胶（如顺丁橡胶、天 然橡胶等）的使用下限温度。引入极性基团、位阻较大的芳杂环和交联是提高玻璃化温度的三 大途径。
聚合物
聚合度 Tg/℃ Tm/℃ 分子特 聚集态 机械性能 性
纤 涤纶 维
90~120 69 258 极性 晶态 高强高模 量
尼龙-66 50~80
50 265 强极性 晶态 高强高模
量
橡 顺丁橡 胶胶
~5000 -108
- 非极性 高弹态 低强高弹 性
硅橡胶 5000~1万 -123
-40 非极性 高弹态 低强高弹 性
连锁聚合由链转移、增长、终止等基元反应组成，其活化能和速率常数各不相同。 多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合机理。 环状单体-键断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近年来，开环聚合有了较大的发 展，可另列一类，与缩聚和加聚并列。开环聚合物与单体组成相同，无副产物产生，类似加 聚；多数开环聚合物属于杂链聚合物，类似缩聚物。 5. 写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物的名称。 答：
序号 单体
聚合物
a
CH2=CHF氟乙烯
-[-CH2-CHF-]-n聚氟乙烯
b
CH2=C(CH3)2异丁烯
-[-CH2-C(CH3)2-]-n聚异丁烯
c
HO(CH2)5COOH-羟基己 -[-O(CH2)5CO-]-n聚己内酯
酸
d
CH2CH2CH2O丁氧环
-[-CH2CH2CH2O-]-n
└—-——──┘
时，经消去反应，可能形成丙烯酸。 当
时，分子内形成酰胺后，易形成五、六元环。 当
时，主要形成线形聚合物。 ⑵. 乙二醇与二元酸：不易成环，主要形成线形聚合物。
7. 简述线形缩聚的逐步机理，以及转化率与反应程度的关系。 线形缩聚的逐步机理——逐步和平衡。 ⑴. 线型缩聚反应的逐步性 缩聚反应形成聚合物是官能团之间相互反应的结果。缩聚早期，单体很快消失，转变成二聚 体、三聚体、四聚体等低聚物，转化率很高，但反应程度不高，以后的缩聚反应则在低聚物之 间进行。聚合度随反应时间而增加。延长聚合时间的主要目的主要是提高反应程度和分子量， 而不在于提高转化率。缩聚早期，单体的转化率就很高，而分子量和反应程度却很低。 ⑵. 线型缩聚反应的平衡性 许多缩聚反应是可逆的，其可逆的程度可由平衡常数来衡量。根据其大小，可将线型缩聚大致 分成三类：①平衡常数小，如聚酯化反应，K≈4，低分子副产物水的存在对聚合物相对分子质 量影响很大，应除去。②平衡常数中等，如聚酰胺化反应，K≈300～500，水对聚合物相对分子 质量有所影响。③平衡常数很大或看作不可逆，如聚碳酸酯和聚砜一类的缩聚，平衡常数总在 几千以上。不同的缩聚反应，其可逆平衡程度有明显的差别。 转化率与反应程度的关系： 转化率为参加反应变成聚合物的单体占起始单体量的百分数。反应程度为参加反应的官能团数 占起始官能团数的分率。缩聚反应的本质是官能团之间的反应，只有官能团之间充分反应才能 生成大分子，故，用反应程度才能描述反应进行的深度或相对分子量的大小。
6. 简述线形缩聚中的成链和成环倾向。选定下列单体中的
值，判断其成环倾向。
在线形缩聚时，单体及中间产物有成环倾向，一般，五、六元环的结构比较稳定，易成环；另 外单体浓度对成环倾向也有影响，因成环是单分子反应，缩聚是双分子反应，因此，低浓度有
利于成环，高浓度有利于线形缩聚而成链。 ⑴. 氨基酸：当
时，经双分子缩合后，易形成六元环。甘氨酸形成甘氨酸酐。 当